JP2008147567A - Solar-battery module and method of manufacturing solar-battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面保護材と裏面保護材との間に、複数の太陽電池セルが配設され、太陽電池セルの接続用電極同士をタブにより互いに電気的に接続してなる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention provides a solar cell module and a solar cell in which a plurality of solar cells are disposed between a front surface protective material and a back surface protective material, and the connection electrodes of the solar cells are electrically connected to each other by tabs. The present invention relates to a method for manufacturing a battery module.
従来、HIT太陽電池モジュールは、図13に示すように、複数の太陽電池セルのバスバー電極20同士が互いに銅箔等の導電材からなるタブ40により電気的に接続され、ガラス、透光性プラスチックのなどの透光性を有する表面保護材と、PET(Poly Ethylene Terephtalate)等のフィルムからなる裏面保護材との間に、EVA等の透光性を有する封止材により封止されている。
Conventionally, in the HIT solar cell module, as shown in FIG. 13, the
太陽電池セルは、導電性ペーストにより、光電変換部10表面に、バスバー電極20及びフィンガー電極30を形成することによって作製される。そして、バスバー電極20上にタブ40をハンダにより接着することで、太陽電池セルを直列に接続することが一般的である(例えば、特許文献1参照。)。
The solar battery cell is produced by forming the
このハンダ付けの様子について、図14を用いて説明する。図14は、図13におけるA−A断面図である。 The manner of soldering will be described with reference to FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
タブ40は、銅箔等の金属製の材料からなり、この周囲に予めハンダメッキ90がコーティングされている。銀ペーストからなるバスバー電極20にタブ40をハンダ付けする場合、バスバー電極20の表面、もしくはタブ40の太陽電池セル側表面にフラックスを塗布し、タブ40をバスバー電極20表面に配置し、加熱する。このとき、バスバー電極20表面の酸化層を除去しながら、タブ40のハンダ部分と銀ペーストを合金化させた合金層50によってハンダ付けを行い、タブ40をバスバー電極20に固定している。
しかしながら、従来技術によれば、合金層50を介してバスバー電極20とタブ40とが電気的に接続されるので、直列抵抗が増加し、出力が低下するという問題があった。
However, according to the prior art, since the
又、近年低コスト化のために太陽電池セルの母材として一般的に使われているSiウェハの厚みを薄くすることが検討されている。しかしながら、Siウェハの厚みを薄くするとタブをハンダ付けする際の温度の影響によりウェハが反りやすく、このためタブが剥がれやすくなるので、出力が低下するという課題もあった。 In recent years, in order to reduce the cost, it has been studied to reduce the thickness of a Si wafer that is generally used as a base material for solar cells. However, if the thickness of the Si wafer is reduced, the wafer is likely to warp due to the influence of the temperature when soldering the tab, and the tab is easily peeled off, so that there is a problem that the output is reduced.
これらの課題は、HIT太陽電池モジュールに限らず、単結晶Siや多結晶Siウェハを用いて熱拡散によりpn接合を形成した通常の結晶系太陽電池を用いた太陽電池モジュールにとっても同様に存在していた。 These problems are not limited to HIT solar cell modules, but also exist for solar cell modules using ordinary crystalline solar cells in which pn junctions are formed by thermal diffusion using single crystal Si or polycrystalline Si wafers. It was.
又、タブのバスバー電極側表面に凹凸形状を設けることによって、太陽電池モジュールの効率が向上することが知られているが、上述したハンダ付け工程においてハンダが溶けるため、凹凸が鈍るという問題があった。 In addition, it is known that the surface of the tab on the bus bar electrode side surface is provided with a concavo-convex shape to improve the efficiency of the solar cell module. It was.
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、モジュール出力の低下を抑制し、信頼性を向上させる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。 Then, in view of said problem, this invention aims at providing the manufacturing method of the solar cell module which suppresses the fall of a module output and improves reliability, and a solar cell module.
本発明の第1の特徴は、表面保護材と裏面保護材との間に、複数の太陽電池セルが配設され、太陽電池セルの接続用電極同士をタブにより互いに電気的に接続してなる太陽電池モジュールであって、タブは、接続用電極側の表面に凸部を有し、タブの凸部は、接続用電極に接し、タブと接続用電極とは、樹脂により接着されている太陽電池モジュールであることを要旨とする。 A first feature of the present invention is that a plurality of solar cells are disposed between a front surface protective material and a back surface protective material, and the connection electrodes of the solar cells are electrically connected to each other by a tab. In the solar cell module, the tab has a convex portion on the surface on the side of the connecting electrode, the convex portion of the tab is in contact with the connecting electrode, and the tab and the connecting electrode are bonded with resin. The gist is that it is a battery module.
第1の特徴に係る太陽電池モジュールによると、樹脂を用いて接着するため、高温で処理する必要がない。従って、Siウェハの厚みを薄くした場合にも、タブ付け時の熱影響によるウェハの反りを低減することができ、ウェハの反りに伴う出力低下が抑制される。又、タブの接続用電極側表面に凸部が設けられ、この凸部が接続用電極に接することによって、タブと接続用電極との電気的接続が行われる。このため、従来の合金層の存在に伴う出力の低下を抑制し、信頼性を向上させることができる。 According to the solar cell module according to the first feature, since the bonding is performed using the resin, it is not necessary to perform the treatment at a high temperature. Therefore, even when the thickness of the Si wafer is reduced, the warpage of the wafer due to the thermal effect at the time of tab attachment can be reduced, and a decrease in output due to the warpage of the wafer is suppressed. Further, a convex portion is provided on the surface of the tab on the connection electrode side, and the convex portion is in contact with the connection electrode, whereby electrical connection between the tab and the connection electrode is performed. For this reason, the fall of the output accompanying presence of the conventional alloy layer can be suppressed, and reliability can be improved.
又、第1の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、樹脂の硬化温度は、ハンダの接着温度以下であることが好ましい。 In the solar cell module according to the first feature, the curing temperature of the resin is preferably equal to or lower than the bonding temperature of the solder.
この太陽電池モジュールによると、ハンダ付け工程よりも低温で処理することができるため、モジュールの出力低下を更に抑制することができる。 According to this solar cell module, since it can process at low temperature rather than a soldering process, the output fall of a module can further be suppressed.
又、第1の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、タブの凸部は、接続用電極よりも柔らかい材料で構成されることが好ましい。 In the solar cell module according to the first feature, it is preferable that the convex portion of the tab is made of a material softer than the connection electrode.
この太陽電池モジュールによると、タブと接続用電極との圧着の際に、タブ表面の凹凸が接続用電極に沿った形で変形し、十分な接触圧力と、接触面積を得ることができる。 According to this solar cell module, when the tab and the connection electrode are pressure-bonded, the unevenness of the tab surface is deformed along the connection electrode, and a sufficient contact pressure and contact area can be obtained.
又、第1の特徴に係る太陽電池モジュールにおいて、樹脂は、微粒子を含むことが好ましい。 In the solar cell module according to the first feature, the resin preferably contains fine particles.
この太陽電池モジュールによると、接続用電極の側壁に配した樹脂領域において、内部応力を緩和させることができる。 According to this solar cell module, internal stress can be relaxed in the resin region disposed on the side wall of the connection electrode.
又、上記の太陽電池モジュールにおいて、微粒子の大きさは、タブの凸部の高さよりも小さいことが好ましい。 In the above solar cell module, the size of the fine particles is preferably smaller than the height of the convex portion of the tab.
この太陽電池モジュールによると、タブと接続用電極との接着を妨げることなく、内部応力の緩和に貢献することができる。 According to this solar cell module, it is possible to contribute to relaxation of internal stress without hindering adhesion between the tab and the connection electrode.
本発明の第2の特徴は、表面保護材と裏面保護材との間に、複数の太陽電池セルが配設され、太陽電池セルの接続用電極同士をタブにより互いに電気的に接続してなる太陽電池モジュールの製造方法であって、複数の光電変換部の面上に、接続用電極を形成する工程と、接続用電極が形成された面上に、樹脂を塗布する工程と、樹脂上に、凸部を有する面を向けてタブを配置する工程と、タブの凸部が接続用電極に接するように加圧し、加熱する工程とを含む太陽電池モジュールの製造方法であることを要旨とする。 The second feature of the present invention is that a plurality of solar cells are disposed between the front surface protective material and the back surface protective material, and the connection electrodes of the solar cells are electrically connected to each other by a tab. A method for manufacturing a solar cell module, the step of forming a connection electrode on the surface of a plurality of photoelectric conversion units, the step of applying a resin on the surface on which the connection electrode is formed, and on the resin And a method for manufacturing a solar cell module including a step of arranging a tab with a surface having a convex portion, and a step of applying pressure and heating so that the convex portion of the tab is in contact with the connection electrode. .
第2の特徴に係る太陽電池モジュールの製造方法によると、樹脂を用いて接着するため、高温で処理する必要がなく、又、タブが凸部を有することにより、タブと接続用樹脂との間の抵抗を低減することができる。このため、モジュール出力の低下を抑制し、信頼性を向上させることができる。 According to the manufacturing method of the solar cell module according to the second feature, since it is bonded using a resin, it is not necessary to process at a high temperature, and the tab has a convex portion, so that the tab and the connecting resin are not connected. The resistance can be reduced. For this reason, the fall of a module output can be suppressed and reliability can be improved.
本発明によると、モジュール出力の低下を抑制し、信頼性を向上させる太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the solar cell module which suppresses the fall of a module output and improves reliability and a solar cell module can be provided.
次に、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
(太陽電池モジュール)
本実施形態に係る太陽電池セルとして、HIT構造を有する太陽電池セルを例に挙げ、以下について説明する。図1は、本実施形態に係る太陽電池セルの断面図であり、図2は、上面図である。
(Solar cell module)
As a solar cell according to the present embodiment, a solar cell having a HIT structure will be described as an example, and the following will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a solar battery cell according to the present embodiment, and FIG. 2 is a top view.
本実施形態に係る太陽電池セルは、図1に示すように、n型単結晶シリコン基板10dの上面側には、i型非晶質シリコン層10cを介してp型非晶質シリコン層10bが形成され、更にその上面にITO膜10aが形成されている。一方、n型単結晶シリコン基板10dの下面側には、i型非晶質シリコン層10eを介してn型非晶質シリコン層10fが形成され、更にその上面にITO膜10gが形成されている。ITO膜10a、p型非晶質シリコン層10b、i型非晶質シリコン層10c、n型単結晶シリコン基板10d、i型非晶質シリコン層10e、n型非晶質シリコン層10f、ITO膜10gによって、光電変換部10が構成される。ITO膜10a、10g上には、図1及び図2に示すように、バスバー電極20及びフィンガー電極30からなる集電極が形成されている。集電極は、エポキシ樹脂をバインダー、銀粒子をフィラーとした熱硬化型導電性ペーストより形成されている。
As shown in FIG. 1, the solar cell according to this embodiment includes a p-type
又、本実施形態に係る太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルのバスバー電極20(接続用電極)同士がタブにより電気的に接続され、ガラス、透光性プラスチックのなどの透光性を有する表面保護材と、PET(Poly Ethylene Terephtalate)等のフィルムからなる裏面保護材との間に、EVA等の透光性を有する封止材により封止されている。タブには、例えば、錫メッキを施した銅箔が用いられる。 In the solar cell module according to the present embodiment, the bus bar electrodes 20 (connection electrodes) of a plurality of solar cells are electrically connected to each other by tabs, and have translucency such as glass and translucent plastic. Between the surface protective material and a back surface protective material made of a film such as PET (Poly Ethylene Terephthalate), sealing is performed with a light-transmitting sealing material such as EVA. For the tab, for example, a tin-plated copper foil is used.
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュールにおいて、バスバー電極とタブとの接着について、詳細に説明する。 Next, in the solar cell module according to the present embodiment, the adhesion between the bus bar electrode and the tab will be described in detail.
タブ40は、図3(a)に示すように、バスバー電極20側の表面に凸部を有し、タブ40の凸部は、バスバー電極20に接している。又、タブ40とバスバー電極20とは、樹脂60により接着されている。
As shown in FIG. 3A, the
又、タブ40とバスバー電極20間に介在する樹脂60は、タブ40の温度サイクルによる伸縮によるストレスを緩和する目的から、タブ40に使用している材料よりも柔軟性の高い材料であることが好ましい。又、タブ40の接着も同時に行うことを考慮すると、熱硬化型の樹脂材料を使用することが好ましい。又、信頼性を維持するためには耐湿性や耐熱性に優れていることが要求されるので、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられ、これらから選ばれる少なくとも1種、あるいは、これらの樹脂の混合、共重合などを用いることが好ましい。更に、バスバー電極20との接着相性を考慮すると、バスバー電極20に使用されている樹脂材料と同種の樹脂を選択することが、より好ましい。又、低温かつ短時間で硬化できるという点から、エポキシ樹脂やアクリル樹脂を用いることが、製造上、より好ましい。又、樹脂60の硬化温度は、ハンダの接着温度以下であることが好ましい。例えば、樹脂60の硬化温度は、200℃以下であることが好ましい。
The
又、樹脂60は、微粒子を含んでもよい。バスバー電極20の側壁に配した樹脂領域においては、樹脂が硬化する際に収縮することにより、残留する内部応力が存在するので、タブ40と樹脂60界面の剥離の要因となり易いため、内部応力を緩和させた構成となっていることが好ましい。微粒子を樹脂中に含むことにより、樹脂同士の分子の結合を分断することにより、樹脂の硬化による収縮を小さくし、残留する応力を小さくすることができる。又、微粒子は、更に、電気伝導性を増すために、導電性粒子であってもよい。微粒子として導電性粒子を用いる場合には、銀、銅、ニッケル、金、錫、アルミニウムなどから選ばれる少なくとも1種の金属粒子、あるいはこれらの合金、混合などが適用できる。又、アルミナ、シリカ、酸化チタン、ガラスなどから選ばれる少なくとも1種の無機酸化物に金属コーティングを施したものであっても良く、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂などから選ばれる少なくとも1種、あるいは、これらの樹脂の混合体、共重合体などに金属コーティングを施したものであってもよい。又、微粒子として、絶縁性の粒子を用いてもよい。
Further, the
更には、導電性粒子の形状として、フレーク状のものと球状のものを混合したり、サイズの異なるものを混合したりすることにより、電気伝導性を高める工夫を施すこともできる。更には、これらの樹脂がフィルム状で、加熱により溶着できるものであってもよい。 Further, the conductive particles can be devised to increase electrical conductivity by mixing flakes and spheres or mixing different sizes. Furthermore, these resins may be in the form of a film and can be welded by heating.
又、タブ40の凸部は、バスバー電極20よりも柔らかい材料で構成されることが好ましい。このように構成することにより、タブ40をバスバー電極20に接着する際、図3(b)に示すように、タブ40の凸部が潰れて、タブ40とバスバー電極20の接触面積が広くなる。バスバー電極20が、エポキシ樹脂をバインダー、銀粒子をフィラーとした熱硬化型導電性ペーストより形成されている場合、これよりも柔らかい材料としては、Sn、Au、Cu、Zn、Pb、Mgまたはそれらを含む合金が挙げられる。
Further, the convex portion of the
又、タブ40の凸部の高さは、バスバー電極20の表面粗さよりも大きいことが好ましい。ここで、凸部の高さとは、凹凸形状の谷部から山頂までの垂直方向の距離を指す。又、導電性粒子の大きさは、タブ40の凸部の高さよりも小さいことが好ましい。
The height of the convex portion of the
又、凹凸形状の断面形状は、図4(a)に示す形状の他、図4(b)に示すように、凹部が丸くなっている形状や、図4(c)に示すように、凸部が丸くなっている形状や、図4(d)に示すように、凹部及び凸部が丸くなっている形状でもよい。更に、これらの形状を複合した形状であってもよい。又、平坦面上に部分的な突起を設けた形状であってもよい。 In addition to the shape shown in FIG. 4A, the concavo-convex shape of the cross-sectional shape may be a shape in which the concave portion is rounded as shown in FIG. 4B or a convex shape as shown in FIG. The shape in which the part is rounded, or the shape in which the concave part and the convex part are rounded as shown in FIG. Furthermore, the shape which compounded these shapes may be sufficient. Moreover, the shape which provided the partial protrusion on the flat surface may be sufficient.
(太陽電池モジュールの製造方法)
次に、本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法について、説明する。
(Method for manufacturing solar cell module)
Next, the manufacturing method of the solar cell module according to this embodiment will be described.
まず、光電変換部上に、エポキシ系熱硬化型銀ペーストで、フィンガー電極及びバスバー電極を形成する。具体的には、光電変換部の受光面側に、スクリーン印刷によって銀ペーストを印刷し、150℃で5分間加熱し仮硬化させる。その後、光電変換部の裏面側に、スクリーン印刷によって銀ペーストを印刷し、太陽電池セルを200℃で1時間加熱することにより、銀ペーストを完全に硬化させる。 First, a finger electrode and a bus bar electrode are formed on the photoelectric conversion portion with an epoxy thermosetting silver paste. Specifically, a silver paste is printed by screen printing on the light-receiving surface side of the photoelectric conversion unit, and is temporarily cured by heating at 150 ° C. for 5 minutes. Then, a silver paste is printed by screen printing on the back surface side of the photoelectric conversion part, and the silver paste is completely cured by heating the solar battery cell at 200 ° C. for 1 hour.
次に、ディスペンサーを用い、ニッケル粒子を約5体積%含んだエポキシ樹脂を、バスバー電極上に約30μmの厚みになるように塗布するとともに、バスバー電極の外側を約100μmずつ覆うように塗布する。 Next, using a dispenser, an epoxy resin containing about 5% by volume of nickel particles is applied on the bus bar electrode so as to have a thickness of about 30 μm, and is applied so as to cover the outside of the bus bar electrode by about 100 μm.
次に、表面に凸部を有する錫メッキを施した銅箔(タブ)を用意する。この凸部は、どのような方法で作成しても構わないが、例えば、凹凸構造を有する金型を錫メッキの表面に押し当てることによって、形成することができる。 Next, a copper foil (tab) plated with tin having a convex portion on the surface is prepared. The convex portion may be formed by any method, but can be formed, for example, by pressing a mold having a concavo-convex structure against the surface of tin plating.
次に、複数の太陽電池セルの受光面側及び裏面側の両面に、上述したエポキシ樹脂を塗布した後、それぞれ塗布された樹脂上に、凸部を有する面を向けて、タブを配置し、約2MPaで加圧しながら、200℃で1時間加熱する。このとき、タブの凸部が、バスバー電極に接するまで加圧する。 Next, after applying the above-described epoxy resin on both the light-receiving surface side and the back surface side of the plurality of solar cells, the tabs are arranged on the applied resin, with the surfaces having convex portions facing each other, While pressing at about 2 MPa, heat at 200 ° C. for 1 hour. At this time, pressure is applied until the convex portion of the tab comes into contact with the bus bar electrode.
次に、隣り合う太陽電池セルのタブを接続し、ガラス、封止シート、タブを接続した太陽電池セル、封止シート、裏面シートの順に積層し、真空状態で、150℃で10分間加熱圧着する。その後、150℃で1時間加熱することで、完全に硬化させる。 Next, tabs of adjacent solar cells are connected, glass, a sealing sheet, solar cells to which the tabs are connected, a sealing sheet, and a back sheet are laminated in this order, and thermocompression bonding is performed at 150 ° C. for 10 minutes in a vacuum state. To do. Then, it is completely cured by heating at 150 ° C. for 1 hour.
次に、端子ボックス、金属フレームをとりつけ、太陽電池モジュールを製造できる。 Next, a solar cell module can be manufactured by attaching a terminal box and a metal frame.
尚、ここでは、ディスペンサーによりエポキシ系樹脂ペーストをバスバー電極上に塗布し、その上にタブを配置したが、金属粒子を含む樹脂フィルムをバスバー電極上に配置し、その上にタブを配置してもよい。 In addition, here, the epoxy resin paste was applied onto the bus bar electrode by a dispenser, and a tab was disposed thereon, but a resin film containing metal particles was disposed on the bus bar electrode, and the tab was disposed thereon. Also good.
尚、本発明に係る太陽電池モジュールは、HIT構造を有する太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールに限定されるものではない。例えば、p型多結晶Si基板を用い、熱拡散によってpn接合を形成した太陽電池セルを用いた太陽電池モジュール等にも本発明は適用することができる。 In addition, the solar cell module which concerns on this invention is not limited to the solar cell module using the photovoltaic cell which has a HIT structure. For example, the present invention can be applied to a solar cell module using a solar cell using a p-type polycrystalline Si substrate and having a pn junction formed by thermal diffusion.
以下、本発明に係る太陽電池モジュールについて、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。 Hereinafter, the solar cell module according to the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to those shown in the following examples, and the gist thereof is not changed. It can be implemented with appropriate modifications.
=実験1=
(実施例1)
本発明の実施例1に係る太陽電池セルとして、図1〜3に示す太陽電池セルを以下のように作製した。以下の作製方法では、工程を工程1〜4に分けて説明する。
=
(Example 1)
As a solar cell according to Example 1 of the present invention, the solar cell shown in FIGS. 1 to 3 was produced as follows. In the following manufacturing method, a process is divided into
<工程1>光電変換部形成
まず、図1に示すように、洗浄することにより、不純物が除去された約1Ω・cmの抵抗率と約300μmの厚みとを有するn型単結晶シリコン基板10dを準備した。次に、RFプラズマCVD法を用いて、n型単結晶シリコン基板10dの上面上に、約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層10cと、約5nmの厚みを有するp型非晶質シリコン層10bとをこの順番で形成した。尚、RFプラズマCVD法によるi型非晶質シリコン層10c及びp型非晶質シリコン層10bの具体的な形成条件は、周波数:約13.56MHz、形成温度:約100〜250℃、反応圧力:約26・6〜80.0Pa、RFパワー:約10〜100Wであった。
<
次に、n型単結晶シリコン基板10dの下面上に、約5nmの厚みを有するi型非晶質シリコン層10eと、約5nmの厚みを有するn型非晶質シリコン層10fとをこの順番で形成した。尚、このi型非晶質シリコン層10e及びn型非晶質シリコン層10fは、それぞれ上記したi型非晶質シリコン層10c及びp型非晶質シリコン層10bと同様のプロセスにより形成した。
Next, an i-type
次に、マグネトロンスパッタ法を用いて、p型非晶質シリコン層10b及びn型非晶質シリコン層10fの各々の上に、約100nmの厚みを有するITO膜10a、10gをそれぞれ形成した。このITO膜10a、10gの具体的な形成条件は、形成温度:約50〜250℃、Arガス流量:約200sccm、O2ガス流量:約50sccm、パワー:約0.5〜3kW、磁場強度:約500〜3000Gaussであった。
Next,
<工程2>集電極形成
スクリーン印刷法を用いて、エポキシ系熱硬化型の銀ペーストを受光面側の透明導電膜の所定領域上に転写した後、乾燥させる。そして、裏面側の所定領域上にも転写した後、200℃で1時間加熱することにより、銀ペーストを完全に硬化させることで、集電極を形成した。これにより、図2に示すように、透明導電膜の上面上に、所定の間隔を隔てて互いに平行に延びるように形成された複数のフィンガー電極30と、フィンガー電極30により収集された電流を集合させるバスバー電極20とからなる集電極を形成した。ここでは、バスバー電極20の幅が約1.0mm、高さが約50μmであった。
<
<工程3>ストリング形成
まず、バスバー電極20上に、ディスペンサーで、エポキシ系熱硬化型のニッケルペーストを塗布した。具体的には、図5に示すように、バスバー電極20上に、約30μmの厚みとなるように塗布するとともに、バスバー電極20の側面外側を約100μmずつ覆うように塗布した。又、図6に示すように、フィンガー電極30の根元の部分も同時に覆うように塗布した。尚、ニッケルペースト中のニッケル粒子の含有量は、体積率約5%のものを使用した。
<
受光面側、裏面側の両方にニッケルペーストを塗布した後、バスバー電極20上に、タブ40となる幅約1.5mmの錫メッキ銅箔を配置した。ここで、タブ40のバスバー電極20側表面には、図3(a)に示すように、凹凸形状が形成されている。タブ40の凸部の高さは、100μmとした。そして、180℃、3MPa、20秒の条件で、バスバー電極20とタブ40とを圧着した。
After applying nickel paste on both the light-receiving surface side and the back surface side, a tin-plated copper foil having a width of about 1.5 mm to be a
次に、図7に示すように、複数の太陽電池セルが接続されるように配列し、1枚の太陽電池セルごとに上下から加熱部80を挟み、2MPaの圧力をかけながら、約200℃で1時間加熱することによりニッケルペーストを硬化させ、ストリングを形成した。このように圧力をかけながら硬化することにより、ニッケル粒子を錫メッキ銅箔とバスバー電極20の間に挟むことができるので、良好な電気伝導性が得られた。又、ニッケルペーストが押し伸ばされ、タブ40とほぼ同等の幅に広がった。又、図8に示すように、フィンガー電極30の根元部分が約200μmに渡り、厚さ約20μmのニッケルペーストで覆われた構造となった。このようにして、実施例1に係る太陽電池モジュールを作製した。
Next, as shown in FIG. 7, a plurality of solar cells are arranged so as to be connected, and the
(比較例1)
比較例1に係る太陽電池セルとして、タブ40のバスバー電極20側表面に、凹凸形状が形成されず、平坦なものを使用した。他の作製条件については、実施例1と同様である。
(Comparative Example 1)
As a photovoltaic cell according to Comparative Example 1, a flat cell was used on which the concave and convex shapes were not formed on the surface of the
(評価方法)
実施例1及び比較例1に係る太陽電池モジュールについて、それぞれ温度サイクル試験(JIS C8917)を行い、試験前後のバスバー電極とタブとの引っ張り強度を比較した。引っ張り強度試験は、図9に示すように、樹脂60(エポキシ系熱硬化型のニッケルペースト)を介して、バスバー電極20に接着されたタブ40を引っ張り試験機100によって、垂直方向に引っ張り上げ、剥離させるときのピーク強度を測定した。
(Evaluation methods)
The solar cell modules according to Example 1 and Comparative Example 1 were each subjected to a temperature cycle test (JIS C8917), and the tensile strength between the bus bar electrode and the tab before and after the test was compared. As shown in FIG. 9, in the tensile strength test, the
(実験結果)
表1に、温度サイクル試験前後の引っ張り強度を示す。
Table 1 shows the tensile strength before and after the temperature cycle test.
引っ張り強度は、初期(温度サイクル試験前)の比較例1における引っ張り強度を1として規格化した。表1に示すように、実施例1における引っ張り強度は、比較例1に対して大きいことが分かった。 The tensile strength was normalized by setting the tensile strength in Comparative Example 1 at the initial stage (before the temperature cycle test) to 1. As shown in Table 1, it was found that the tensile strength in Example 1 was larger than that in Comparative Example 1.
=実験2=
上述した実施例1において、180℃、3MPa、20秒の条件で、バスバー電極20とタブ40とを圧着したが、この圧力を1MPa、2MPaに変化させた場合の、引っ張り強度と抵抗値を測定した。ここで、1MPaの条件では、図3(a)に示すように、タブ40の凸部がバスバー電極20と接しており、2MPa、3MPaの条件では、図3(b)に示すように、タブ40の凸部はバスバー電極の形状に沿って潰れていた。又、参照値として、従来のハンダ付けによりバスバー電極20とタブ40を圧着した場合(図14参照)についても、引っ張り強度と抵抗値を測定した。
=
In Example 1 described above, the
ここで、抵抗値は、図10に示すように、平行に並んだバスバー電極及びタブ上にプローブを接触させ、直流電圧を加え、そのときの電流値を検出した。抵抗値の算出には、オームの法則V=IRが基本にあり、非常に簡便で理解しやすい反面、接触容量や寄生容量が無視できないサンプルの場合、図11に示すように、I−Vカーブが直線にならず、ショットキーを示す曲線になることも多く、その際には正確な抵抗値Rを求めることが困難となる。即ち、本測定法の活用には、サンプルのオーミック性が重要であり、この場合、オームの法則から直流バイアス測定から得られたI−V測定のグラフの傾きから抵抗値Rが求められる。 Here, as shown in FIG. 10, the resistance value was obtained by bringing a probe into contact with bus bar electrodes and tabs arranged in parallel, applying a DC voltage, and detecting the current value at that time. The calculation of the resistance value is based on Ohm's law V = IR, which is very simple and easy to understand. On the other hand, in the case of a sample in which contact capacitance and parasitic capacitance cannot be ignored, as shown in FIG. Often does not become a straight line but becomes a curve indicating a Schottky, and in this case, it is difficult to obtain an accurate resistance value R. In other words, the ohmic property of the sample is important for utilizing this measurement method. In this case, the resistance value R is obtained from the slope of the IV measurement graph obtained from the DC bias measurement from Ohm's law.
このように、接触抵抗の測定には、距離と抵抗の関係に落とし込む必要があるため、実験2では、図12に示すような試料を準備した。図12(a)は試料の上面図、図12(b)は、試料の断面図である。シリコン基板80の上面上に、i型非晶質シリコン層及びp型非晶質シリコン層81、ITO膜82が形成され、一定間隔をもって、バスバー電極83が形成されている。そして、バスバー電極20上には、図3に示すようにタブ40が形成されている。
As described above, since it is necessary to reduce the relationship between the distance and the resistance in the measurement of the contact resistance, in
以下に、抵抗値の算出方法について説明する。 Below, the calculation method of resistance value is demonstrated.
1つのバスバー電極83から隣接するバスバー電極の間を1フレットし、1フレット間の抵抗をR、ITO膜82/バスバー電極83間の接触抵抗をrとする。ここで、タブとプローブとの界面抵抗、ITO膜とバスバー電極との界面抵抗、ITO膜の抵抗は小さく無視できるものと仮定した。又、ここでは、理解を簡単にするために、フレットへの電流は微少であり、無視できると仮定した。1フレット間距離をlとすれば、フレット間抵抗Rfは、以下の式で表すことができる。
One fret is formed between one
Rf=nlR+2r
即ち、nlは、フレット間距離を表すので、フレット間距離を横軸、Rfを縦軸に取れば、接触抵抗2rは、y切片となる。
Rf = nlR + 2r
In other words, nl represents the distance between the frets. Therefore, when the distance between the frets is taken on the horizontal axis and Rf is taken on the vertical axis, the contact resistance 2r becomes the y-intercept.
(実験結果)
表2に、引っ張り強度及び抵抗値を示す。尚、引っ張り強度は、実験1と同様の手順により測定した。
Table 2 shows the tensile strength and the resistance value. The tensile strength was measured by the same procedure as in
引っ張り強度及び抵抗値は、ハンダ付けにより圧着した試料を1として規格化した。表2に示すように、1MPa、2MPa、3MPaのいずれにしても、十分な引っ張り強度を示すことが分かった。一方、抵抗値は、2MPa、3MPaで圧着した場合は、抵抗は十分に小さいが、1MPaで圧着した場合は、抵抗が大きくなっていることが分かった。これは、1MPaでは、タブの凸部が潰れていないため、バスバー電極とタブの接触面積が小さいためであると考えられる。 The tensile strength and resistance value were standardized with a sample pressure-bonded by soldering as 1. As shown in Table 2, it was found that sufficient tensile strength was exhibited at any of 1 MPa, 2 MPa, and 3 MPa. On the other hand, it was found that the resistance value was sufficiently small when the pressure was 2 MPa and 3 MPa, but the resistance was large when the pressure was 1 MPa. This is considered to be because the contact area between the bus bar electrode and the tab is small because the convex portion of the tab is not crushed at 1 MPa.
=実験3=
上述した実施例1において、タブの凸部の高さを0〜500μmまで変化させて、引っ張り強度及び抵抗値を測定した。その他の条件は、実施例1記載のものと同様である。
=
In Example 1 mentioned above, the tensile strength and resistance value were measured by changing the height of the convex portion of the tab from 0 to 500 μm. Other conditions are the same as those described in Example 1.
(実験結果)
表3に、引っ張り強度及び抵抗値を示す。尚、引っ張り強度は、実験1と、抵抗値は、実験2と同様の手順により測定した。
Table 3 shows the tensile strength and the resistance value. The tensile strength was measured by the same procedure as in
引っ張り強度及び抵抗値は、タブの凸部の高さを0とした(即ち、凹凸形状ではなく、平坦な表面をもつタブ)試料を1として規格化した。表3に示すように、引っ張り強度は、30μmまでは値が変わらなかったが、40μm以上で、接着強度の改善が見られた。又、抵抗値は、10μm以上から、効果が見られた。そこで、40μm以上の凹凸形状をタブの表面に形成することにより、接着強度及び抵抗の双方を改善できることが分かった。 Tensile strength and resistance values were normalized with a sample having a tab height of 0 (that is, a tab having a flat surface, not an uneven shape) as 1. As shown in Table 3, the tensile strength did not change up to 30 μm, but when it was 40 μm or more, the adhesive strength was improved. Moreover, the effect was seen from the resistance value of 10 micrometers or more. Thus, it has been found that both the adhesive strength and the resistance can be improved by forming an uneven shape of 40 μm or more on the surface of the tab.
10…光電変換部
10a…ITO膜
10b…p型非晶質シリコン層
10c…i型非晶質シリコン層
10d…n型単結晶シリコン基板
10e…i型非晶質シリコン層
10f…n型非晶質シリコン層
10g…ITO膜
20…バスバー電極
30…フィンガー電極
40…タブ
50…合金層
60…樹脂
80…加熱部
90…ハンダメッキ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記タブは、接続用電極側の表面に凸部を有し、
前記タブの凸部は、前記接続用電極に接し、
前記タブと前記接続用電極とは、樹脂により接着されていることを特徴とする太陽電池モジュール。 Between the surface protective material and the back surface protective material, a plurality of solar cells are disposed, and the solar cell module is formed by electrically connecting the connection electrodes of the solar cells to each other by a tab,
The tab has a convex portion on the surface on the connection electrode side,
The convex portion of the tab is in contact with the connection electrode,
The said tab and the said electrode for a connection are adhere | attached with resin, The solar cell module characterized by the above-mentioned.
複数の光電変換部の面上に、接続用電極を形成する工程と、
前記接続用電極が形成された面上に、樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂上に、凸部を有する面を向けてタブを配置する工程と、
前記タブの凸部が接続用電極に接するように加圧し、加熱する工程と
を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 A solar cell module manufacturing method in which a plurality of solar cells are disposed between a front surface protective material and a back surface protective material, and the connection electrodes of the solar cells are electrically connected to each other by a tab. And
Forming a connection electrode on the surface of the plurality of photoelectric conversion parts;
Applying a resin on the surface on which the connection electrode is formed;
Placing the tab on the resin with the surface having the convex part facing;
Pressurizing and heating so that the convex portion of the tab is in contact with the connection electrode, and a method of manufacturing a solar cell module.
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